TÁMOP-4.1.1.F-14/1/KONV-2015-0006 Anyagátadási ADSZORPC IÓ
Előkezelés Downstream műveletek Elsődleges szeparálás Tisztítás Végsőformátumú termék
Szilárd test külső és belső felületein történő anyagmegkötődés fluidumból. Reverzibilis fizikai adszorpció minden hőmérséklethez, nyomáshoz, koncentrációhoz adott adsz.mennyiség tartozik bármelyik irányból közelítve Irreverzibilis kémiai adszorpció a felületen kémiai reakció játszódik le nem megfordítható a folyamat
Dinamikus egyensúlyadszorpció deszorpció Adszoprciós hő (gőzöknél a kondenzációs hővel azonos, deszorpciónál a párolgáshővel ) Adszorpció részfolyamatai: Külső diffúzió Belső diffúzió Adszorpciós megkötődés A leglassúbb rész a folyamat meghatározója!
Egy komponensnek a szabad és a kötött fázisokban kialakuló egyensúlyi koncentrációit jeleníti meg. A mért (telítési jellegű görbét) többféle fg-vel közelítik meg.
Hatványfüggvény n q Kc q konc. felületi kötött fázisban c - konc.a fliud fázis főtömegben K, n, q max konstansok Hiperbolikus alak q max Konstansoknak tényleges fizikai jelentése van q max adott adszorbens max. kapacitása K adsz-deszorp. folyamat egyensúlyi állandója K c Michaelis Menten, Monod fg. egyezőség q c
Kötőhelyek koncentrációja: mmól/kg abszorb., vagy db/ágytérfogat Kötőhelyek konc.mérni nehéz, ezért : anyagmérlegből megkapjuk a kötött anyagmennyiséget Ezt az absz. mennyiségére vonatkoztatva megkapjuk a fedett kötőhelyek konc. q c függvényt Langmuir modell illesztésével megkapjuk az egyensúlyi állandót és a max. kötőkapacitást
Komponens interakció versengés a kötőhelyért Sztérikus gátlás több kötőhelyet leárnyékol Méret kizárási hatás: kis átmérőjű pórusokban a kötőhelyek nem elérhetők
! Aktív szén! Szén tartalmú anyagokból, növényi anyagok, csontból száraz lepárlással készül Pórusos szerkezetű (0,3 2 cm 3 /g), apoláris, nagy fajlagos felületű ( 600-1500 m 2 /g), pólusméret: gázszeparációhoz: 0,3-1,5 nm, folyadékokhzóoz: 20-100 nm Szennyező anyagok megkötésére mert nehéz a visszanyerés Nehezen regenerálható - hevítéssel
!Ioncserélő gyanták! Felületükön ionizálható csoportok ellenionokat kötnek Természetes agyagásványok talajban Zeolitok Alkáli-, ill. alkáliföldfém tartalmú szilikátok A tipusú zeolit un. Ablak tipus, pólus átmérője ioncserével módosítható:na + 0,4 nm, K + 0,3 nm Igy állítható elő pl. O 2 és N 2 szétválasztásra alkalmas szelektív töltet. Mesterséges polisztirol bázisúak
! Szintetikus gyanták! Legtöbbször sztirol-divinilbenzol kopolimerek DE nincs ionizálható csoportjuk. Apoláris polimeren apoláris molekula kötődik, pl. szteroidok Aktív alumínium oxid Timföldből termikus kezeléssel Poláris felületű (savas, lúgos) fajlagos felület: 50-200 m 2 /g, pórusméret: 1-2 nm - 10 nm Fajlagos felület 350 m 2 /g Szilikagélek Enyhén savas, poláris, fajlagos felület: 100-800 m 2 /g, Pórustérfogat: 0,3 2 cm 3 /g,
Szelektív, jobban koncentrál, DE kisebb a kapacitás, nehezebb méretezni.
Kevertetett reaktor adszorpció egyensúly szilárd-folyadék elválasztás deszorpció Qq be Wc be Qq Q adszorbens mennyisége W a folyadék mennyisége q a kötött anyag koncentrációja az adszbensre vonatkozóan c a szabad anyag koncentrációja a folyadékban q q be Q W Wc ( c c) be
Q q q be W ( c c) be Meredekség: Q/W Ilyen meredekségű egyenessel c be ponttól metszük ki a munkapontot az egyensúlyi görbéről
Csak a folyadék áraml.folytonosan az abszorbenst szűrő visszatart! W a folyadék mennyisége q a kötött anyag koncentrációja az adszbensre vonatkozóan c a szabad anyag koncentrációja a folyadékban V reaktor töltőtérfogata 1-ε - adszorb.részaránya a reaktor töltetből ε folyadék részaránya a reaktor töltetből változás dc V Wc Wc 1 be d bevitel - kivitel - V adszorpció dq d
Kevertetés nélkül is jó érintkeztetés Fokozatosan telítődnek a kötőhelyek TZ tranziens átmeneti zóna Telített területen nincs adszorpció veszteség!!!
Áttörési görbe: Koncentráció az oszlopban
Áttörési profil minél laposabb (minél szélesebb) annál nagyobb a veszteség. Leállítási pont gazdasági elemzést igényel Tranziens zóna szűkítése: áramlási sebesség opt. Megválasztásával lehet
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!